W filmach science-fiction, w których ludzie mieszkają na Marsie lub w przestrzeni kosmicznej, na wielką skalę uprawiają jadalne rośliny. To zresztą jeden z warunków długotrwałego pobytu poza Ziemią – misje muszą być w stanie przetrwać samodzielnie, bez dostaw z Ziemi.
To jak na razie tylko pieśń przyszłości. Okazuje się, że prowadzenie tego typu upraw może być dość trudne. Dowodzą tego najnowsze analizy wykonane w USA.
Dieta astronautów
Przebywający w ISS astronauci od ponad trzech lat raczą się sałatą uprawianą na pokładzie statku. Jest ona witaminowym dodatkiem do takich delikatesów jak tortille z mąki i kawy w proszku. Sałata uprawiana jest w specjalnych komorach o idealnej temperaturze i ściśle określonym dostępie do wody i światła. Brzmi świetnie. W końcu sałata i inne zielone warzywa liściaste są częścią zdrowej, zbilansowanej diety.
Atak patogenów na kosmiczne uprawy
Niestety, ciasne komory do uprawy sałaty na ISS nie są idealnym miejscem. Problemem jest to, że na ISS znajduje się wiele patogennych bakterii i grzybów. Wiele z tych chorobotwórczych drobnoustrojów jest bardzo agresywnych i może z łatwością kolonizować tkanki sałaty, a także innych roślin. Sałata opanowana przez E. coli lub czy salmonellę i zjedzona przez człowieka może wywołać choroby. To z kolei mogłoby zakłócić działanie misji kosmicznych.
Sałata wyhodowana na ISS w 2015 roku / Fot. NASA
Analizy na Ziemi
W nowych badaniach opisanych na łamach „Scientific Reports” i „npj Microgravity”, naukowcy z University of Delaware w USA uprawiali sałatę w warunkach imitujących nieważkość na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.
Rośliny są mistrzami w wyczuwaniu grawitacji i używają korzeni, aby ją znaleźć. Te uprawiane w laboratorium uniwersyteckim były narażone na symulowaną mikrograwitację poprzez rotację (podobnie jak na ISS). Naukowcy odkryli, że tak uprawiane rośliny były bardziej podatne na infekcje ludzkim patogenem, salmonellą.
– Maleńkie pory w liściach i łodygach, których rośliny używają do oddychania, zwykle zamykają się, aby bronić roślinę, gdy wyczuwa w pobliżu stresor, taki jak bakterie – wyjaśnia jeden z autorów badań, Noah Totsline, absolwent Wydziału Nauk o Roślinach i Glebie University of Delaware.
Próbka sałaty w czasie badań w laboratorium w Delaware / Fot. Evan Krape/ University of Delaware
Kiedy naukowcy dodali bakterie do sałaty podczas symulacji mikrograwitacji, odkryli, że liściaste warzywa otworzyły szeroko aparaty szparkowe, zamiast je zamknąć. To było spore zaskoczenie dla badaczy. Oznacza bowiem, że zawodzi ich system obrony.
Astronauci co prawda podjadają sałatę na ISS, ale jest to tylko dodatek. Przed konsumpcją muszą przecierać ją chusteczkami w celu... zdezynfekowania.
Sałata na rożnie
Zespół badawczy wykorzystał na potrzeby analiz urządzenie zwane klinostatem. Posłużyło im do obracania roślin z prędkością kurczaka na rożnie. – W efekcie rośliny nie wiedziały, gdzie jest góra, a gdzie jest dół. Nie była to prawdziwa mikrograwitacja, ale takie działanie spowodowało, że rośliny straciły poczucie kierunkowości.
Wniosek jest jeden: salmonella może łatwiej zaatakować tkankę liścia w symulowanych warunkach mikrograwitacji niż w typowych warunkach na Ziemi.
Jak uprawiać rośliny w kosmosie?
Zdaniem naukowców rozwiązaniem problemu może być sterylizowane nasion i ich odpowiednie modyfikacje genetyczne. Wszystko po to, aby nie otwierały w nieodpowiednich warunkach swoich aparatów szparkowych. Nie są to jednak idealne rozwiązania. Sterylizowanie spowoduje, że patogeny nie będą na nasionach przywiezionych z Ziemi, ale roślinę mogą zaatakować te drobnoustroje, które znajdują się na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.
Badacze rozpoczęli prace nad poszukiwaniem takiej odmiany sałaty, która będzie odpowiednia do wprowadzenia specjalnych zmian genetycznych. Dzięki nim aparaty szparkowe nie będą otwierały się tak szeroko przy kontakcie z patogenami. Długa droga przed nimi.
Źródło: Scientific Reports, The Guardian
